Os hubs USB, adaptadores e KVMs afectam o desempenho do USB?

Principais conclusões

A utilização de hubs USB, conversores e KVMs pode afetar o desempenho do USB no que diz respeito à latência, fornecimento de energia e taxa de transmissão de dados. Por conseguinte, é crucial ter estes aspectos em conta quando se utiliza este tipo de equipamento.

Os conversores USB, nomeadamente os que convertem sinais analógicos em digitais, podem introduzir latência e afetar aplicações com requisitos de temporização rigorosos. Sempre que possível, é aconselhável utilizar ligações analógicas em vez de depender de portas USB para um desempenho ótimo.

Os hubs USB podem ter um impacto negativo no desempenho USB devido aos seus controladores USB partilhados e à largura de banda limitada. Para atenuar essa degradação do desempenho, é aconselhável não ligar periféricos de elevada largura de banda ao hub, utilizar um hub USB alimentado e ligá-lo a uma porta que suporte a iteração mais recente da norma USB.

De facto, à medida que um número crescente de indivíduos incorpora adaptadores USB, hubs e KVMs nos seus sistemas para simplificar as configurações, expandir a disponibilidade de portas e facilitar a interoperabilidade entre periféricos, surgiram preocupações relativamente ao potencial impacto destes componentes adicionais na funcionalidade USB. Dado que o USB é inerentemente suscetível a erros de configuração, tornou-se imperativo que os utilizadores considerem a influência que os dispositivos USB externos podem exercer no desempenho do dispositivo.

Como é que a utilização de tais componentes afecta a funcionalidade geral da tecnologia USB e existem medidas que possam ser tomadas para mitigar potenciais reduções na eficiência operacional?

Métricas de desempenho USB

Os dispositivos USB, como hubs, adaptadores e KVMs, têm um impacto significativo no desempenho da tecnologia USB em várias métricas importantes. Estas métricas são cruciais para compreender como estes dispositivos podem influenciar a funcionalidade geral das ligações USB. As métricas mais vitais que são influenciadas por estes dispositivos incluem:

O tempo decorrido para a transmissão de dados entre dispositivos, conhecido como latência, tem um impacto direto na capacidade de resposta dos periféricos de computador. Uma latência mais baixa significa uma comunicação mais rápida e suave entre os dispositivos ligados.

A capacidade de uma ligação USB para fornecer e fornecer energia é conhecida como Power Delivery/Output (fornecimento/saída de energia), que determina o nível de velocidade de carregamento de vários dispositivos electrónicos, como smartphones ou tablets, bem como de acessórios maiores, como monitores externos, dependendo da sua capacidade de fornecer mais energia.

A taxa a que a informação é transmitida, medida em termos do volume de dados trocados num determinado período, é conhecida como velocidade de transferência de dados.Quanto mais rápida for esta taxa, mais ficheiros substanciais podem ser transmitidos em menos tempo.

À luz da nossa compreensão destes indicadores de desempenho, é pertinente discutir a forma como os adaptadores USB, hubs e KVMs podem afetar negativamente o desempenho do USB, influenciando factores como a latência, a fonte de alimentação e a velocidade de transmissão de dados. Para começar, vamos examinar a influência dos adaptadores USB neste espetro.

Adaptadores USB

Existem duas variedades distintas de adaptadores USB, nomeadamente conversores digital-para-digital e conversores analógico-para-digital/conversores digital-para-analógico.

Os adaptadores USB digital-para-digital servem como meio de ligação de dois dispositivos digitais, estabelecendo uma interface direta entre eles através das respectivas portas USB. Normalmente constituídos por cabos curtos, estes adaptadores facilitam uma correspondência de um para um na ligação dos dispositivos e não efectuam qualquer processamento adicional dos sinais transmitidos. Consequentemente, os adaptadores USB digital-para-digital não são geralmente reconhecidos como tendo um impacto no desempenho do USB, desde que sejam capazes de suportar iterações mais avançadas da norma USB.

Outra variedade de adaptadores, conhecida como adaptador USB analógico-digital, serve para ligar e converter sinais analógicos para utilização com dispositivos USB digitais. Estes adaptadores utilizam frequentemente equipamento centrado no áudio que emprega ligações analógicas, incluindo cabos XLR, RCA e TRS, normalmente encontrados em interfaces de tomada de áudio de 3,5 mm.

Crédito da imagem: One Day/ Unsplash

Um conversor analógico-digital (ADC) ou um conversor digital-analógico (DAC) é utilizado para processar os sinais analógicos em digitais para os nossos dispositivos USB. Desde que o adaptador esteja classificado com a mesma versão USB dos dispositivos, não deverá notar qualquer queda na largura de banda ou na potência. No entanto, poderá sentir um pouco de latência devido ao processamento adicional necessário para converter os sinais.

Os adaptadores USB podem não ter um impacto significativo no desempenho geral do USB; no entanto, os conversores analógico-digitais nestes adaptadores podem introduzir latência, o que pode ser problemático para determinadas tarefas sensíveis ao tempo, como gravações em estúdio ou jogos. Em situações em que existe uma opção de ligação analógica, seria geralmente preferível utilizar este método em vez de depender de uma interface USB. Além disso, vale a pena notar que a maioria das interfaces USB e misturadores de áudio possuem capacidades de monitorização direta de auscultadores incorporadas. Sempre que possível, tirar partido destas portas permitir-lhe-á atingir níveis de latência mínimos.

Concentradores USB

Um concentrador USB serve de expansão para o número de portas USB disponíveis num sistema informático ou noutro dispositivo anfitrião compatível, permitindo a ligação simultânea de vários dispositivos compatíveis com USB, incluindo unidades de armazenamento externo, dispositivos de entrada e equipamento de impressão, através de uma única interface USB no computador.

A utilização de hubs USB pode ter uma influência substancial no desempenho geral dos dispositivos USB em termos de latência, alimentação eléctrica e taxas de transmissão de dados. Isto deve-se ao facto de cada porta USB individual num dispositivo informático estar exclusivamente ligada a um controlador USB solitário. A funcionalidade deste controlador inclui a gestão de transferências de dados, o controlo da sinalização e a regulação da distribuição de energia.

Crédito da imagem:Lionel Lemarie/ Flickr

Devido à sua dependência de uma única porta USB para ligação, os hubs USB estão equipados com um controlador USB partilhado que divide a sua largura de banda entre as portas expandidas. Consequentemente, esta atribuição pode diminuir significativamente o desempenho geral dos dispositivos USB ligados através do hub, especialmente quando vários periféricos o utilizam em simultâneo.

Além disso, vale a pena notar que certas portas USB em computadores são controladas pelo mesmo dispositivo. Se um indivíduo sobrecarregar um hub USB, isso pode afetar negativamente a funcionalidade de outras portas USB que utilizam o mesmo controlador.

Para atenuar a potencial degradação do desempenho resultante da utilização de um concentrador USB, é aconselhável adotar determinadas práticas recomendadas. Ao fazê-lo, é possível minimizar o impacto negativo da utilização de um dispositivo adicional no processo de transferência de dados.

Ao utilizar um hub USB, recomenda-se que não ligue periféricos de elevado desempenho, como unidades flash USB ou placas de captura de vídeo. Em vez disso, opte por ligar dispositivos com menor consumo de dados, como teclados e ratos, de modo a minimizar a exigência colocada sobre o controlador USB.

Se necessitar de uma estação de carregamento de dispositivos, a utilização de um hub USB alimentado pode ser a solução ideal. Para configurar um hub deste tipo, basta ligar uma extremidade de um cabo de alimentação a uma porta “anfitriã” designada no computador ou na tomada de parede e, em seguida, ligar a outra extremidade do cabo ao próprio hub. De seguida, ligue os seus vários dispositivos às portas USB disponíveis no hub. Quando tudo estiver ligado, o hub fornecerá energia suficiente a cada dispositivo através das suas capacidades de carregamento integradas.

Ligue o seu concentrador USB a uma porta disponível com a especificação USB mais recente.A identificação dessas portas pode variar consoante o dispositivo; no entanto, recomenda-se geralmente a utilização de uma porta USB-C ou USB-A de cor azul localizada no dispositivo para este efeito.

É aconselhável não utilizar todas as portas USB disponíveis, a menos que seja absolutamente necessário para uma funcionalidade óptima.

KVM (Teclado, Vídeo, Rato)

Crédito da imagem: Laineema/ Flickr

Um comutador KVM é um dispositivo de hardware que permite a um utilizador controlar vários computadores utilizando um único conjunto de periféricos, normalmente constituído por um teclado, monitor de vídeo e rato. Os comutadores KVM são úteis em situações em que um utilizador precisa de gerir vários computadores mas não quer utilizar conjuntos separados de periféricos para cada um deles. Embora exista software KVM sem fios para vários sistemas, ter um comutador KVM físico garante um melhor desempenho.

Embora os KVMs virtuais não tenham impacto direto no desempenho USB devido à falta de interferência de hardware, os KVMs físicos podem ainda influenciar o desempenho USB com base na sua configuração. De um modo geral, os KVMs que apresentam um número igual de portas de entrada e saída não devem afetar significativamente o desempenho USB. No entanto, certas configurações de KVM que consistem numa porta de entrada singular para cada sistema anfitrião e várias portas de saída para dispositivos resultam na utilização partilhada do mesmo controlador USB entre todos os periféricos ligados. Esta configuração pode levar a uma diminuição do desempenho do USB, uma vez que todos os dispositivos periféricos estão a competir pelos recursos de um único controlador.

Para além das restrições físicas da tecnologia KVM, é importante considerar as limitações impostas pelos cabos utilizados para ligar os periféricos. Especificamente, os cabos USB têm um alcance designado dentro do qual podem efetivamente transmitir dados entre dispositivos. Por exemplo, no que diz respeito ao USB 2.0, sugere-se que a distância máxima entre o dispositivo de origem e o dispositivo de destino não deve exceder 16 pés ou 5 metros. Por outro lado, o USB 3.0 e posteriores permitem distâncias ligeiramente mais curtas, uma vez que o comprimento ideal do cabo é inferior a 9 pés ou 3 metros. Dito isto, se alguém utilizasse cabos de dois metros de comprimento para os aspectos de entrada e saída de uma configuração KVM, o comprimento total acumulado seria de 4 metros. Dado que os sistemas KVM contemporâneos empregam USB 3

Embora exceder uma distância de um metro no comprimento do cabo possa não ter um impacto significativo nas taxas de transmissão de energia e dados, vale a pena notar que a latência continua a ser uma preocupação potencial, particularmente para os entusiastas de jogos de tiro em primeira pessoa que percebem até mesmo pequenos aumentos no atraso de entrada como bastante perceptíveis devido à natureza em tempo real de sua experiência de jogo.

Garantir o desempenho ideal de um ambiente de Máquina Virtual baseada em Kernel (KVM) pode ser alcançado através de uma consideração cuidadosa e adesão a determinadas directrizes. Uma dessas diretrizes é evitar ações que possam potencialmente prejudicar a funcionalidade ou a eficiência dos dispositivos USB dentro do sistema virtualizado. Para manter a integridade das ligações USB, é crucial monitorizar quaisquer alterações feitas às definições de configuração ou componentes de hardware e verificar a sua compatibilidade com a infraestrutura existente. Além disso, as actualizações de software regulares devem ser aplicadas assim que estiverem disponíveis para garantir a instalação dos patches de segurança mais recentes. Recomenda-se também limitar o número de máquinas virtuais em execução numa única máquina anfitriã para evitar sobrecarregar os recursos e afetar negativamente o desempenho geral.

Para minimizar a degradação do sinal e garantir um desempenho ótimo, utilize os cabos mais curtos que o seu sistema permitir. É aconselhável não estender o comprimento cumulativo dos cabos para além de um limite de três metros.

Ao selecionar um cabo USB de alta qualidade, é importante ter em conta vários factores críticos que podem afetar o seu desempenho geral. Estes incluem a versão USB, as capacidades de fornecimento de energia e os materiais de construção utilizados no processo de fabrico. Ao avaliar cuidadosamente estes elementos, pode garantir que o cabo USB escolhido satisfaz as suas necessidades e proporciona resultados óptimos.

Ao utilizar comutadores KVM, recomenda-se empregar aqueles que possuem uma quantidade igual de portas de entrada e saída. Nos casos em que tais características estão disponíveis, evite confiar em conexões de cabo único. Em vez disso, opte por cabos individuais dedicados a cada dispositivo periférico, pois essa configuração geralmente produz resultados mais favoráveis.

Para os jogadores que estão no mercado para um KVM, vale a pena considerar aqueles com capacidades G-Sync, uma vez que oferecem uma experiência de jogo mais suave.

Utilize as portas de dispositivos de entrada designadas, especificamente a porta adaptada para teclados e a outra para ratos. Estas portas estão equipadas com capacidades de emulação baseadas em hardware que minimizam a latência durante as transições entre dispositivos ligados.

Outro fator importante a considerar na compra de hardware é a sua qualidade geral.

Não se preocupe com o hardware

Os extensores de periféricos USB, tais como hubs USB, adaptadores e comutadores KVM, podem influenciar o desempenho dos dispositivos USB. No entanto, o impacto no desempenho é geralmente insignificante, desde que estes dispositivos estejam em conformidade com as edições mais recentes do USB, sejam construídos utilizando componentes de alta qualidade e tenham sido corretamente configurados.Portanto, é aconselhável não economizar em KVMs, adaptadores e hubs ao fazer uma compra para o seu sistema. Além disso, investir em cabos de baixa qualidade classificados como USB 2.0 pode resultar em estrangulamentos em toda a sua rede. Em vez disso, opte por um cabo USB topo de gama que cumpra as normas mais recentes, minimizando ao máximo o comprimento. Por último, certifique-se de que